Мы подготовили для вас интересную оценку десяти прорывных инноваций, которые уже меняют наше будущее. Ключевым критерием отбора кандидатов было потенциальное влияние на человеческую жизнь, и, хотя некоторые технологии по той или иной причине еще не получили коммерческого распространения, все они будут играть важную роль в дальнейшем развитии цивилизации.
1. 3D-печать по металлу
3D-печать появилась несколько десятилетий назад, но до сих пор используется в основном профессиональными дизайнерами и энтузиастами-любителями, которые создают уникальные прототипы. При этом изготовление предметов из любого материала, кроме пластика, долгие годы оставалось сложным и довольно дорогостоящим процессом. Но в последнее время печать на металле начала набирать обороты, становясь более доступной в финансовом отношении и относительно простым методом производства всех видов деталей.
В краткосрочной перспективе эта технология может, например, позволить производителям забыть о неудобных и дорогих арендных складах для размещения деталей, которые необходимо заменить. Теперь необходимый компонент может быть выполнен сразу по желанию покупателя. В будущем он полностью изменит весь производственный процесс, значительно сократит количество фабрик и, что самое главное, значительно улучшит качество выпускаемой продукции.
Таким образом, в будущем можно будет создавать более прочные и в то же время более легкие детали, а также детали более сложной формы, которые просто невозможны при использовании обычных методов производства. Кроме того, будет обеспечен более точный контроль микроструктуры металлов, что повысит надежность изделий.
Компания Markforged из Бостона уже представила потенциальным клиентам первый принтер, разработанный специально для 3D-печати металлом. Его стоимость 100000 долларов. В настоящее время другая компания General Electric тестирует принтер, способный изготавливать детали для авиастроения. Массовые продажи ожидаются уже в 2021 году.
2. Искусственные эмбрионы
Последнее изобретение британских ученых практически произвело революцию в представлении о том, как была создана жизнь. Исследователям удалось вырастить эмбрион мыши, используя только стволовые клетки. При этом, что особенно примечательно, традиционного оплодотворения яйца не произошло. Однако ученые признали, что этот зародыш на современном этапе развития науки не имеет шансов стать настоящей мышью, но, тем не менее, такие исследования начались. И у таких экспериментов могло быть большое будущее.
В ближайших планах исследователей — создание искусственного человеческого эмбриона. Если это произойдет, у ученых появится уникальная возможность для экспериментальных исследований и редактирования генома. Но в случае человеческих эмбрионов возникает огромная проблема: этика. Если получится создать зародыш искусственно, можно ли на нем ставить эксперименты? Будет ли он отличаться от обычных людей? Но пока все эти вопросы отодвинуты на второй план.
3. Smart-города
Идея создания умного города далеко не нова. Но многочисленные попытки так и не увенчались успехом: они оказались излишне дорогими, малоэффективными и просто закончились банальным срывом сроков.
Новый проект двух гигантов, Alphabet holding и Sidewalk Labs, в корне меняет понимание сути такой проблемы. Они работают с канадским правительством над улучшением набережной в гавани Торонто. Ближайшие проекты предусматривают оснащение района инновационными технологиями.
Кроме того, в долгосрочных планах создателей умного города предусматривается использование исключительно автономных транспортных средств общественного транспорта и программного обеспечения с открытым исходным кодом. На основе последнего сторонние компании смогут строить собственные сервисы (по аналогии с современными приложениями).
4. Искусственный интеллект для всех
До сих пор искусственный интеллект считался главной игрушкой крупнейших технологических компаний Baidu, Amazon, Microsoft и Google. Для других любая система искусственного интеллекта была слишком дорогой и сложной, чтобы ее можно было полностью реализовать.
Теперь решение этой проблемы заключается в использовании так называемых облачных сервисов. Среди них наиболее популярны следующие:
— AWS от Amazon,
— Google TensorFlow,
— Microsoft Blue.
Эти нововведения позволяют значительно упростить процесс внедрения нейронных сетей во все сферы жизни. Это будет похоже на разработку простой программы. В конечном итоге такое решение позволит искусственному интеллекту выйти далеко за пределы индустрии стандартных технологий.
5. Соревнования нейронных сетей
Несмотря на то, что современные нейронные сети давно научились распознавать огромное количество изображений, они долгое время не могли придумать хоть что-то самостоятельно. Для этого им не было даровано воображение, но решение было изобретено. Его автор — Аян Гудфеллоу (Монреальский университет). Исследователь изобрел конкурентную генерирующую сеть (GAN), систему, которая представляет собой упрощенную математическую модель человеческого мозга, состоящего из двух полушарий (в данном случае двух нейронных сетей).
Алгоритм действий следующий: с самого начала нейронные сети обучаются на идентичных данных. Но затем один из них (он называется генератором) добавляет к уже знакомому изображению некоторые новые функции: например, таким элементом может быть третья рука человека. Задача второй нейронной сети (ее название — дискриминатор) сосредоточена на том, чтобы понять, видел ли она уже похожее изображение или это подделка.
Другими словами, необходимо понять, настоящий ли человек с тремя руками. В результате генератор научился так хорошо и быстро подделывать изображения, что дискриминатор уже не мог отличить их от подлинных. В конце концов оказывается, что нейронная сеть организует и создает что-то реалистичное и новое.
В этом году GAN стала одной из самых прорывных технологий. Скомпилировав колоссальное количество звездных изображений, разработчики Nvidia создали лица людей, почти неотличимых от настоящих, хотя на самом деле всех этих людей никогда не существовало. Вторая группа исследований смогла воссоздать картины, которые невозможно отличить по стилю от произведений Ван Гога, при этом знаменитый художник никогда не писал. Таким образом, технология открывает огромное пространство для создания подделок высокого профессионального уровня. Но в то же время он наделяет искусственный интеллект воображением, которое необходимо для лучшей работы с окружающей действительностью.
6. «Вавилонская рыбка»
«Вавилонская рыба» из известного фильма «Автостопом по Галактике» стала реальностью, а не фантастикой. Разработчиком этого нововведения выступила компания Google.
Цена Pixel Buds составляет всего 159 долларов. И их возможности поражают воображение. Устройство способно автоматически переводить на 40 языков. Это нововведение чрезвычайно просто в использовании. Просто нажмите на специальную кнопку и произнесите предложение из следующего плана: «Мне нужна помощь — английский перевод». Но есть важный нюанс, при этом новинка способна работать исключительно со смартфоном Google Pixel 2.
Алгоритм работы нововведения следующий: один собеседник носит наушники, а другой держит в руке смартфон. Человек в наушниках говорит на своем языке, и смартфон автоматически переводит речь через динамик. Как только человек со смартфоном ответит, синхронный перевод будет слышен в наушниках. Конечно, сейчас у этой технологии есть недостатки. Например, общаться на шумных дорогах не очень удобно, потому что системе сложно распознать определенный язык среди других звуков.
7. Газовая электростанция с нулевой эмиссией
В Хьюстоне стартап Net Power построил инновационную газовую электростанцию с нулевым уровнем выбросов. Технология основана на турбине последнего поколения, размер которой составляет 1/10 от типичной турбины, и ее можно разместить в крошечной комнате площадью 5,6 квадратных метров, но также и с такими маленькими размерами, как такое устройство остается таким же мощным, как и его более крупные аналоги.
Секрет заключается в наиболее эффективной передаче тепла за счет использования сверхкритической жидкости. Природный газ в небольшой турбине сжигается вместе с чистым кислородом в камере сгорания. Это производит исключительно углекислый газ и водяной пар.
Хотя возобновляемые источники энергии чрезвычайно популярны в современном мире, Net Power Corporation уверена, что спрос на электроэнергию будет только расти в связи с массовым переходом на электромобили. Поэтому у природного газа могут быть прекрасные перспективы. Если электростанция остается более эффективной без загрязнения окружающей среды, почему бы не использовать ископаемое топливо?
8. Истинная приватность в сети
Новейшая система идентификации в Интернете способна подтвердить вашу личность без необходимости предоставления личной информации, такой как, например, дата вашего рождения. Все это становится возможным благодаря использованию протокола доказательства с нулевым разглашением. Хотя исследователи работали над этим нововведением на протяжении десятилетий, особый интерес возник только в прошлом году. Причиной тому стала криптовалюта Zcash.
Разработчики решения отмечают, что валюта основана на продвинутой криптографической системе. Это, в свою очередь, позволяет отправлять деньги в любую точку мира таким образом, чтобы их невозможно было отследить. По сути, это главное отличие Zcash от биткойна. Держателям биткойнов дается адрес, состоящий из цифр и букв, а транзакции выполняются через распределенный реестр блокчейнов.
С помощью специальной аналитики правоохранительные органы могут получать информацию о том, кому именно принадлежит тот или иной адрес, а также отслеживать ход транзакций. Блокчейн не раз помогал следователям находить наркоторговцев, продающих товары на черном рынке.
В основе Zcash лежит метод шифрования zk-Snark. Он был разработан израильскими учеными совместно с исследователями из Массачусетского технологического института. Все транзакции подтверждаются в Интернете, но отследить адреса участников операции невозможно. Но при всех достоинствах zk-Snark — довольно сложная и медленная технология. На самом деле, поэтому сейчас разработчики ищут способы значительно упростить его и сделать более доступным.
9. Генетические предсказания
Вскоре младенцы получат генетический паспорт при рождении. В этом документе будут отражены очень интересные данные, например, вероятность развития определенных заболеваний. Ученые, исследуя колоссальный объем информации, получают так называемые «полигенные оценки риска». Они помогут в будущем успешно выявлять и лечить самые серьезные и неизлечимые заболевания на ранних стадиях.
Эта информация понадобится фармацевтическим компаниям также для тестирования лекарств, предотвращающих развитие всех типов заболеваний.
10. Квантовые компьютеры
Многие люди ожидают появления квантовых компьютеров. Но, в первую очередь, наверное, химики. Ведь с помощью таких устройств они смогут создавать новые молекулы, новые электролиты, новые белки для более эффективных лекарств и многое другое.
Компьютеры, к которым мы привыкли, не обладают достаточной вычислительной мощностью для таких технологий. Но как только появятся квантовые, все станет реальностью.
Между тем калифорнийский стартап Rigetti Computing показал, что квантовый компьютер можно использовать для машинного обучения. Компания открыла доступ к своему квантовому компьютеру Forest, который находится в облаке и может выполнять вычисления на 19 кубитах с помощью процессора.
